泥岩是一种介于硬岩与土体之间的材料,主要矿物成分为高岭石、伊利石、蒙脱石、绢云母等,具有抗压强度低、易风化、遇水易软化、崩解、膨胀、填筑密实度对含水量敏感等特点,在我国范围内广泛分布。泥岩亲水性强,当水渗入时,细小颗粒的吸附水膜便会增厚,引起岩石体积的膨胀,这种膨胀是不均匀的,使得岩石内产生不均匀应力,导致岩石颗粒的碎裂。在公路工程建设中较为常见,是岩质较软、水稳性较差的天然筑路材料,直接利用泥岩填料填筑路基,容易引起诸多工程地质问题,对公路修建极其不利,影响施工质量,增加工程造价。
泥岩填料施工所存在的主要问题包括:
泥岩颗粒均匀度差,超粒径颗粒所占比例大,将其作为路基填料,不仅影响到路堤分层填筑厚度,而且对压实质量构成严重威胁;
泥岩是不同风化程度的颗粒掺杂在一起,很难区分,非填土路基亦非填石路基,也不完全等同于土石混填路基,施工方法并不能完全相互适应;
遇水软化问题,在降雨后,泥岩路基大面积软化、湿化、泥化现象明显,不能满足质量要求,需要将路基翻开、晾晒、回填,再重新碾压后才能继续填筑路基结构,这一情况极大地影响了工程施工进度,增加工程造价;
路基的防排水问题,在地下水丰沛地区,流动的地下水会对泥岩路基填料造成冲刷,同时因地下水浸润路基,发生毛细现象,路基承载能力降低,产生竖向沉降,容易发生因基底失稳产生的横向滑移;
实际施工中,若直接将泥岩填筑至路床底面,即填筑至路堤顶面,经常会遇到路床无论采用何种改良土填筑,如何增加碾压吨位和遍数,路床压实度都难以达到工程质量的要求。路基承受着土体自重和路面结构的重力,是公路的承重主体。路基结构直接暴露在大气之中,经受着自然环境因素的影响,路基结构的强度、刚度及稳定性,很大程度上取决于路基的湿度变化,通过降雨、地面积水和地下水侵入,使路基产生各种不稳定状态。坚固的路基,不仅是路面强度和稳定性的重要保证,而且能为延长路面使用寿命创造有利条件。
随着高速公路在泥岩地区的大规模兴建,使得深入了解不同特性的泥岩路用性能显得尤为重要,对于泥岩段路基稳定技术的研究也就显得越发紧迫。截至2015年11月,针对泥岩基本物理性质和工程特性的研究较多,但对物理性质和路用性能分级的泥岩填料处治和施工方案的研究存在明显滞后。2015年11月以前的技术中的泥岩路基施工处理方式有三种:一是不考虑其施工工艺及强度,按一般石料填筑处理;二是按一般软土路基来处理,比如进行全部换填处理;三是按照土石混填来处理。然而这些方式都存在适用性、施工质量难以控制等问题,按填石处理易造成施工质量验收不合格,后期出现路基路面的大规模损坏,带来巨大的安全隐患;换填材料又增加工程造价,延长工期,破坏生态环境。